纳米Al2O3对Ni基合金激光抛光表面光洁度的影响

• 作者: 刘晓飞 孙冬 张堃 王水山
• 来源期刊: 有色金属工程
• 学科: 工学
• 关键词: 纳米颗粒 激光抛光 表面形貌 脉冲能量 粗糙度 微观结构
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 材料制备与加工
• 页码范围: 16-24
• 页数: 9页
• 分类号: TG176
• 字数: 4547字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-1744.2020.04.003

摘要

为提高激光抛光表面光洁度,采用1070 nm,200 W光纤激光器(SPI激光器SP-200C-A-A6-A-C)进行激光抛光实验.首先在电镀纯Ni样品上进行实验,采用相同的参数对Ni/Al2 O3(4.4％,体积百分比)纳米复合材料进行激光抛光.在其他参数相同的情况下,通过改变激光能量密度进行实验,最后通过形貌和微观结构表征研究Al2 O3纳米颗粒对Ni抛光性能的影响,再利用光学和热物理性质对激光熔化进行了数值模拟.结果表明,在最佳激光抛光工艺条件下,Ni/Al2 O3的表面粗糙度由323 nm降低到72 nm,纯Ni的表面粗糙度由254 nm降低到107 nm.在纳米颗粒的帮助下,标准化表面粗糙度降低了近2倍.激光加工区截面的微观结构研究表明,通过添加Al2 O3纳米粒子,激光熔化区(MZ)深度从1.8μm增加到3.2μm,而热影响区(HAZ)的大小从8.4μm显著减小到2.9μm.激光抛光中通过纳米粒子调节熔池动力学,克服了激光抛光的基本限制.随着纳米粒子对热物理性质的改变,热毛细流动的开始发生了改变,从而为毛细区提供了更宽的处理窗口.纳米颗粒的增黏作用提高了毛细区的平滑效率.数值模拟进一步证明了纳米颗粒抑制了热传递,增强了表面层内的热积累,从而降低了MZ深度.纳米粒子限制了晶粒的生长,提高了晶粒生长温度,使热影响区缩小.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘晓飞		23	28	4.0	5.0
2	张堃		21	6	1.0	2.0
3	孙冬	华南理工大学机械与汽车工程学院	2	0	0.0	0.0
4	王水山	马鞍山钢铁股份有限公司长材事业部	4	4	1.0	2.0